2019 Fiscal Year Research-status Report
Clarification on characteristics of the impurity transport in high-temperature plasmas by using a new tracer-encapsulated solid pellet
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17KK0121
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
田村 直樹 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (80390631)
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| Project Period (FY) |
2018 – 2020
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| Keywords | プラズマ・核融合 / 炉心プラズマ / 不純物輸送 / トレーサー内蔵ペレット / TESPEL |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、研究代表者が開発した、高温プラズマ中の不純物の動きを追跡するトレーサーを約1cmの範囲と極めて限定的に注入できる新型トレーサー内蔵固体ペレット（TESPEL）を用いて、磁場閉じ込め高温プラズマ中において不純物が取り得る分布パターンの形成メカニズムを明らかにすることを目的としている。特に、日本の核融合科学研究所の高温プラズマ閉じ込め実験装置、大型ヘリカル装置（LHD）単独では不可能なパラメーター依存性に関して、ドイツのマックスプランク・プラズマ物理研究所のW7-X、スペインのエネルギー・環境・科学技術研究センターのTJ-IIにおいても実験を実施することで、より包括的かつ体系的な知見を一気呵成に得ることを目的としている。
2019年度は、W7-Xにおいては、装置アップグレードのために実験休止中であるため、不純物輸送解析に必要なデータを中心に、実験データの解析、特に、TESPELによって供給された不純物トレーサーの供給位置の同定を進めた。その結果、TESPELが入射されたほぼ全ての放電において、不純物トレーサーの供給位置を求めることができた。得られた結果から、当初の予想よりもプラズマのより内側に不純物トレーサーを供給できていることが分かった。TJ-IIにおいては、同装置に適した外径の新型TESPELの開発が遅れていることから、従来のTESPELではあるが、実験を実施した。新型コロナウィルスの影響により、予定されていたTJ-IIの実験キャンペーンは大幅に短縮されたものの、初期的な実験データを得ることができた。これまでに本研究課題で得られた成果などは、海外の共同研究者とともに、国内外で開催されたワークショップや学会に参加し、一部は招待講演として報告した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
W7-Xにおいては、実験データの解析が進んでいる。TESPELが入射されたほぼ全ての放電において、不純物トレーサーの供給位置を求めることができており、今後不純物輸送解析を本格化させる。また、不純物トレーサーの供給位置について、当初の予想よりもプラズマのより内側であることが判明したが、これは次回実験への重要な指針となる。TJ-IIにおいては、計画していた新型TESPELではないものの、また新型コロナウィルスの影響があったものの、TESPEL入射実験を実施し、初期的な実験データを取得した。以上のことから、本研究は、おおむね順調に進展している、と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、以下の研究を進める。ドイツのマックスプランク・プラズマ物理研究所のW7-Xに関しては、実験が再開されるまではW7-Xで得られた実験データの解析、今後は不純物輸送解析を進めて、補完すべきパラメーター領域を明らかにするとともに、W7-Xにおいて使用許可の判断が必要のない不純物トレーサーを内包した新型TESPELの開発に取り組む。スペインのエネルギー・環境・科学技術研究センターのTJ-IIに関しては、引き続き、同装置に適したサイズの新型TESPELの開発を進めるとともに、TESPEL入射実験を実施する。さらに前年度に引き続き、国内外で開催されるワークショップや学会に参加して、本研究の進捗状況及び成果のまとめについて報告し、外的評価を受ける。それと同時に、本研究で得られた成果をまとめて、コミュニティにおいて認知度の高い学術論文誌に投稿する。
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[Journal Article] Observation of the TESPEL-injected impurities behaviour by the PHA system at Wendelstein 7-X2020
Author(s)
M. Kubkowska, N. Tamura, A. Chomiczewska, T. Fornal, M. Gruca, N. Krawczyk, S. Jablonski, L. Ryc, R. Bussiahn, K. Brunner, R. Burhenn, J. Knauer, A. Langenberg, U. Neuner, H. Thomsen and the W7-X team
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Journal Title
Journal of Instrumentation
Volume: 15
Pages: 1～7
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Plasma termination by excess pellet fueling and impurity injection in TJ-II, the Large Helical Device and Wendelstein 7-X2019
Author(s)
Dinklage A., McCarthy K.J., Suzuki C., Tamura N., Wegner Th., Yamada H., Baldzuhn J., Brunner K.J., Buttenschoen B., Damm H., Drewelow P., Fuchert G., Hirsch M., Hoefel U., Kasahara H., Knauer J., Maier D., Miyazawa J., Motojima G., Oishi T., Rahbarnia K., Sunn Pedersen T., Sakamoto R., Wolf R.C., Zhang D.
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Journal Title
Nuclear Fusion
Volume: 59
Pages: 076010～076010
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Impact of injecting different TESPEL-types on Wendelstein 7-X plasmas2019
Author(s)
R. Bussiahn, N. Tamura, K.J. McCarthy, M. Beurskens, S. Bozhenkov, H. Damm, G. Fuchert, E. Pasch, E. Edlund, M. Porkolab, Z. Huang, L.-G. Boettger, O. Grulke, A. von Stechow, R. Burhenn, B. Buttenschoen, K.J. Brunner, J. Knauer, A. Langenberg, O. Marchuk, N. Pablant, N. Chaudhary, M. Hirsch, U. Hoefel, J.W. Oosterbeek
Organizer
3rd European Conference on Plasma Diagnostics
Int'l Joint Research
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[Presentation] Observation of the TESPEL-injected impurities behavior by the PHA system at Wendelstein 7-X2019
Author(s)
Monika Kubkowska, Naoki Tamura, Agata Chomiczewska, Tomasz Fornal, Marta Gruca, Natalia Krawczyk, Slawomir Jablonski, Leszek Ryc, Rene Bussiahn, Rainer Burhenn, Ulrich Neuner, Henning Thomsen and the W7-X team
Organizer
3rd European Conference on Plasma Diagnostics
Int'l Joint Research
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[Presentation] Diffusion Dominated Transport for a Wide Range of Different Impurity Species Observed at Wendelstein 7-X2019
Author(s)
A. Langenberg, Th. Wegner, B. Geiger, A. Mollen, H.M. Smith, O. Marchuk, R. Bussiahn, N. Tamura, N.A. Pablant, P. Traverso, B. Buttenschoen, R. Burhenn, M. Beurskens, R.C. Wolf and the W7-X Team
Organizer
46th EPS Conference on Plasma Physics
Int'l Joint Research
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